BIM云技術在大型公共建筑工程施工中的應用研究

蘇清濡

（福州建工集團有限公司，福建 福州 350004）

0 引言

隨著我國信息技術的高速發展，BIM 技術作為建筑行業信息化的管理方式，被大力推廣應用在工程項目建設全生命周期內。傳統的BIM 應用模式單一、交互性差，設計、施工單位等項目參建方在應用BIM 模型的過程中溝通和交流不便，造成資源浪費和重復勞動。

近年來，信息化浪潮促使建筑行業發生革命性的變化，集成了BIM 技術、云計算及互聯網的BIM云技術受到了業內的廣泛關注，BIM 云技術是實現BIM 模型數據共享及信息化項目管理的最佳方式，有利于提高項目參建方管理人員的溝通效率，加強各項工作的協同性［1］。

1 BIM云技術概述

BIM 云技術是通過建筑信息模型與云計算技術相結合，以云計算技術為樞紐，將建筑信息模型中的數據信息統一存儲在云端平臺，在項目整個生命周期內實現數據共享，提供完整、準確的數據信息，從而達到跨應用、跨地域、跨崗位的協同工作［2］（見圖1）。

圖1 BIM云技術概念

2 項目簡介

長樂區人民醫院項目位于長樂區吳航鎮龍津村，按三級甲等綜合性醫院標準進行設計建造。總用地面積73 708.62 m2，總建筑面積122 154 m2，其中地上面積101 854 m2，地下面積20 300 m2。具體項目明細如表1所示。

表1 項目概況

3 BIM云技術應用

本工程為EPC 總承包項目，參建單位多，協調難度大，且建設單位在招標文件中要求在設計、施工階段全面應用BIM 技術，并提供BIM 技術應用成果。因此在項目中運用BIM 云技術，利用信息共享和協同管理的新管理理念，加強各方溝通效率，提高協同工作能力，確保項目成本、進度、質量管理目標的實現，項目基于BIM 云技術主要開展了以下幾個方面的集成應用，詳見表2。

表2 BIM云技術應用內容

3.1 深化設計階段

3.1.1 云端設計協同。傳統的設計建模采用各專業獨立建模，以結構模型為參照搭建建筑、機電模型，各專業人員無法同時建模，工作效率較低。本項目以BIM 云技術為樞紐，轉變BIM 協作方式，實現了設計協同及項目設計進度管理，設計協同運用“四步走”流程［3］，如圖2所示。

圖2 云端設計協同流程

①各專業同步建模，模型數據實時同步到BIM云端，由專人負責模型審查。

②標記建模過程中發現的問題，數據信息實時共享通知到相關人員，并運用BIM 云技術對整體模型進行碰撞檢測。

③生成碰撞檢測報告，通過BIM云技術集成交互。

④逐處校核碰撞點，提出優化意見，經確認后調整模型。

3.1.2 “閉環式”深化設計技術。本工程作為醫療建筑，建筑結構空間復雜，使用功能要求高。機電、精裝修、幕墻等需要進行二次深化設計，以往的深化設計基于CAD 圖紙，實體結構的施工誤差對機電、精裝修、幕墻等專業施工有重大影響，容易發生現場無法安裝、造成返工現象。

本項目應用“閉合式”深化設計技術，即設計→實體數據收集→設計與施工數據對比→深化設計。通過智能型全站儀采集現場實際建造數據同步到BIM 云端，相關人員將設計與施工實體數據進行比對，校核模型偏差，更新模型數據。以準確的現場實體模型作為二次深化設計的參照依據。“閉環式”深化設計流程如圖3所示。

圖3 “閉環式”深化設計流程

3.2 現場施工階段

3.2.1 BIM 放樣機器人。施工測量是工程建設的重要環節，貫穿于整個施工階段，傳統的測量放線方式精度較低，偏差1~3 cm。本工程設計為裝配式建筑，施工測量放樣的精度對構件的裝配施工有著重大影響，因此，為提高施工測量精度，本項目采用“BIM云技術+智能型全站儀”自動化放樣定位技術，如圖4所示。

圖4 現場自動化放樣

自動化放樣定位技術是結合現場施工控制點，利用結構模型創建放樣基準點，通過BIM 云技術將BIM 模型的三維空間坐標數據同步到移動端軟件中，使用智能型全站儀發射紅外激光自動照準現場坐標，將BIM 模型成果在施工現場進行標定，實現精準的施工定位，直觀地指導施工人員進行施工，將放樣偏差有效控制在3 mm以內（見圖5）。

圖5 生成放樣數據點位

3.2.2 基于云端的現場管控技術。結合本工程項目特點以及管理需求，基于BIM 云技術創建云端空間結構，將現場資料數據、圖紙、模型、過程控制資料等信息存儲在云端上，根據管理人員職責的不同設置相應的管理權限。現場管理人員可以通過移動端實現項目的動態管理，任務數據通過移動端傳達給各相關人員。基于BIM 云端的現場管控技術實現項目信息化管理，主要應用在以下3個方面。

①項目圖檔管理。本項目單體建筑多，涉及多個專業，應用BIM 云端進行圖紙、文件管理，將最新版圖紙、設計變更以及工作聯系單等實時同步到BIM 云端下發給施工人員，避免圖紙版本使用錯誤造成現場返工的問題。

②質量安全問題跟蹤。管理人員現場巡查過程中發現的質量、安全等問題通過移動端在BIM 模型和圖紙進行位置標記及問題記錄，通過BIM 云端下發整改任務給責任班組并規定整改時限（見圖6）。

圖6 進度分析

③工期模擬及進度分析。利用BIM 云技術對項目進行流水段的劃分及施工模擬，同時將進度計劃與BIM 模型相關聯，分析統計各區域、各時間段內所需的人、機、料的工程量，作為資源調配的依據。通過現場實際進度與計劃進度的直觀對比，動態跟蹤及時糾偏，確保項目進度目標的實現。

3.3.3 可視化方案論證。施工人員利用移動端實時查看BIM 云端中的BIM 模型，實地測量尺寸并校核，在現場復雜節點、重要方案正式施工前，組織施工班組利用BIM 云端中的模型進行復雜節點及重要施工方案的可行性討論。針對發現的現場存在的質量缺陷等問題，逐處進行記錄，施工人員提出優化方案經確認后同步修改到BIM 云端的模型中，確保模型能夠有效指導施工［4］。

3.3.4 數字化預制裝配。本工程門診醫技綜合樓、住院樓設計為裝配式建筑，依托完善的BIM模型，實現BIM 云技術與數字化加工的集成應用。將BIM 模型中的數據信息轉換成制造設備可接收的數字化信息，主要應用在鋼結構構件加工、PC 構件生產以及管線預制加工等方面。

①構件預制加工、裝配施工。生產車間加工設備基于BIM 模型中的構件數據自動完成預制混凝土結構、鋼結構等構件的預制加工，降低構件誤差，大幅提高生產效率。同時，將預制構件與互聯網進行關聯，實現構件的定位跟蹤、監控，進場驗收時利用移動端校核預制構件尺寸。構件數字化加工流程如圖7所示。

圖7 構件數字化加工流程

②管道預制、組合安裝。本工程機電管線工程量大且復雜，依靠機電模型對管線進行預制分段，將給排水管道、風管、暖通管道的制作工序移至加工車間，由專門加工流水線高效完成管道預制、風管加工，再運至現場指定樓層完成組合安裝，提高施工效率（見圖8）。

圖8 可視化管綜排布方案

4 結語

近幾年來，BIM 云技術已經逐漸成為建筑行業信息應用的關鍵技術，越來越多的企業重視BIM云技術在項目整個生命周期內的集成應用。BIM云技術的應用，實現BIM 模型及項目數據的信息共享和集中化管理，如圖紙、文件、模型等，提升多方協同工作效率，促進項目參建方的交流，提高信息共享效率，進一步拓展了BIM 技術在施工現場的應用能力，降低BIM 技術的應用門檻。項目的BIM 應用已經逐漸由設計或施工階段的數字建模轉變成全生命周期的BIM 應用，有利于項目的集成交付［5］。